UFBA PLANO DE ENSINO ENGC54 - LABORATÓRIO INTEGRADO VI Prof. Aurino Almeida Filho Prof. Tito Luís Maia Santos

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1 UFBA PLANO DE ENSINO ENGC54 - LABORATÓRIO INTEGRADO VI Prof. Aurino Almeida Filho Prof. Tito Luís Maia Santos UNIDADE: ESCOLA POLITÉCNICA DEPARTAMENTO: ENGENHARIA ELÉTRICA CÓDIGO: ENGC54 MODALIDADE: Atividade NOME: LABORATÓRIO INTEGRADO VI EMENTA Atividades experimentais associadas às disciplinas Dispositivos de Conversão Eletromecânica da Energia II, Sistemas de Controle I, Medição de Grandezas Físicas, Transmissão e Distribuição de Energia Elétrica. OBJETIVOS Desenvolver projetos multidisciplinares; Aliar teoria e prática; Estimular o aluno a desenvolver projetos utilizando conhecimentos adquiridos das disciplinas já cursadas; Estimular a busca de novos conhecimentos mediante pesquisa para a resolução de problemas; Ensaios em equipamentos eletromecânicos; Usar ferramentas de simulação e CADs para validação dos projetos. METODOLOGIA A disciplina será ministrada de forma a orientar a execução de 2 (dois) projetos e realização de investigação práticas no decorrer do semestre. Cada projeto tem como objetivo um estudo de caso relacionado às disciplinas de Dispositivos de Conversão Eletromecânica II, Sistemas de Controle I, Medição de Grandezas Físicas, Transmissão e Distribuição de Energia Elétrica. A turma será dividida em grupos de no máximo 4 (quatro) alunos. Obrigatoriamente todos os alunos devem participar de ambos os projetos. A disciplina será avaliada através de um relatório para cada etapa do projeto e da apresentação dos projetos, conforme o cronograma exposto aos alunos no início do semestre. AVALIAÇÃO Os seguintes pesos serão considerados na avaliação do projeto de controle: N CONTROLE =0,3 x Nota da Etapa I + 0,4 x Nota da Etapa Final + 0,3 x Nota Média das Entrevistas sendo: i) a Nota da Etapa I definida a partir da avaliação do relatório parcial, ii) a Nota da Etapa Final definida a partir da avaliação do segundo relatório e iii) a Nota Média das Entrevistas obtido como a média aritmética simples das notas das entrevistas de uma determinada equipe. Os seguintes pesos serão considerados na avaliação dos projetos de energia: N ENERGIA = 0,3 x Nota da Etapa I + 0,4 x Nota da Etapa Final + 0,3 x Nota das IP

2 A nota de cada etapa e das Investigações Práticas será: Nota Etapa I e Final = 0,5 x Nota do Relatório + 0,5 x Nota da Apresentação Nota das IP = 0,5 x Nota do Relatório + 0,5 x Nota do questionário proposto A nota final da disciplina será: N FINAL = 0,5 x N CONTROLE + 0,5 x N ENERGIA Observação: o aluno que não tenha participado dos 2 (dois) projetos e das investigações práticas será reprovado. CONTEÚDO PROGRAMÁTICO Os seguintes projetos estão planejados: 1. Projeto de controle No desenvolvimento de um projeto de controle de um sistema (por exemplo, sistemas de tanques, motor de corrente contínua) as seguintes atividades devem se realizadas: 1. Estudo do processo (sistema), incluindo: construção de um modelo fenomenológico; indicação e avaliação de MV s e PV s com suas respectivas faixas de variação; avaliação de característica dinâmica; caracterização de não-linearidades e indicação prévia da ordem do modelo; 2. Estudo da instrumentação utilizada, incluindo: especificação; calibração; linearização, etc; 3. Elaboração de diagramas de blocos; 4. Elaboração de um plano de testes para obtenção de dados de entrada e de saída necessários a obtenção de um modelo simplificado do conjunto Atuador, Processo e Sensor; 5. Obtenção de um modelo do sistema; 6. Projeto de controladores para o caso servo e regulador utilizando-se abordagens apresentadas na disciplina Sistemas de Controle I, observando-se objetivos de controle que atendam as condições de operação e os limites de segurança; 7. Elaboração de um diagrama no Simulink da malha de controle, efetuando-se as simulações necessárias para o caso servo e regulado; 8. Testes na planta do processo com os controladores projetados; 9. Avaliação dos resultados, justificando as possíveis divergências entre a simulação e o caso real; 10. Elaboração de um relatório, incluindo todas as etapas citadas nos itens anteriores; REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Básicas: [1] OGATA, K. (1994) Engenharia de Controle Moderno. Prentice Hall. [2] OGATA, K. (1987) Discrete-time control systems. Prentice Hall. [3] KUO, B.C. (1995) Automatic Control Systems. John Wiley & Sons, Inc. Complementares: [4] FRANKLIN, G.F., POWELL, J. e NAEINI, A. (2013). Sistemas de Controle para Engenharia. 6ª edição. Editora Grupo A. [5] ASTROM, K.J. e WITTENMARK, B. (1996) Computer-Controlled Systems: Theory and Design. [6] CHEN, C.T. (1998) Linear System Theory and Design. 3 a edição. Oxford University Press USA

3 UFBA CRONOGRAMA DAS AULAS CÓDIGO: ENGC54 MODALIDADE: Atividade NOME: LABORATÓRIO INTEGRADO VI TEÓRICA CARGA HORÁRIA NATUREZA FUNÇÃO PRÁTICA ESTÁGIO TOTAL (X) OBRIGATÓRIA ( ) OPTATIVA ( ) BÁSICA (X) ESPECÍFICA ( ) PROFISSIONALIZANTE CALENDÁRIO DAS AULAS e CONTEÚDO PROGRAMÁTICO TURMA 01 Horário da QUARTA-FEIRA AULA DIA ASSUNTO AULA 1 Segunda - 21/11 Apresentação da disciplina AULA 2 Quarta - 30/11 Modelo Fenomenológico / MATLAB AULA 3 Quarta - 07/12 Ponto de Equilíbrio / Linearização AULA 4 Quarta - 14/12 Ação Integral / Princípio do Modelo Interno AULA 5 Quarta- 21/12 Efeito dos Zeros / Projeto por 2 Graus de Liberdade AULA 6 Quarta - 11/01 Controle Feed-Forward AULA 7 Quarta - 18/01 Controle Cascata/ Controle Seletivo AULA 8 Quarta - 25/01 Ação Anti-Windup AULA 9 Quarta 01/02 Ruído/ Ação Derivativa AULA 10 Quarta - 08/02 Entrega de Relatório 1 (Transferência sem salto) AULA 11 Quarta- 15/02 Modelagem Caso Experimental AULA 12 Quarta - 08/03 Modelagem Caso Experimental AULA 13 Sexta - 10/03 Projeto/ Simulação AULA 14 Quarta - 15/03 Teste Experimentais (Inicial) AULA 15 Quarta - 22/03 Teste Experimentais (Complemento) AULA 16 Quarta - 29/03 Entrega do Relatório 2 / Entrevista AULA 17 Quarta 05/04 Entrega do Relatório 2 / Entrevista Atividade Extra (6h): Preparação de Relatório

4 UFBA CRONOGRAMA DAS AULAS CÓDIGO: ENGC54 MODALIDADE: Atividade NOME: LABORATÓRIO INTEGRADO VI TEÓRICA CARGA HORÁRIA NATUREZA FUNÇÃO PRÁTICA ESTÁGIO TOTAL (X) OBRIGATÓRIA ( ) OPTATIVA ( ) BÁSICA (X) ESPECÍFICA ( ) PROFISSIONALIZANTE CALENDÁRIO DAS AULAS e CONTEÚDO PROGRAMÁTICO TURMA 02 Horário da SEGUNDA-FEIRA AULA DIA ASSUNTO AULA 1 Segunda - 21/11 Apresentação da disciplina AULA 2 Segunda - 28/11 Modelo Fenomenológico / MATLAB AULA 3 Segunda - 05/12 Ponto de Equilíbrio / Linearização AULA 4 Segunda - 12/12 Ação Integral / Princípio do Modelo Interno AULA 5 Segunda - 19/12 Efeito dos Zeros / Projeto por 2 Graus de Liberdade AULA 6 Segunda - 09/01 Controle Feed-Forward AULA 7 Segunda - 16/01 Controle Cascata/ Controle Seletivo AULA 8 Segunda - 23/01 Ação Anti-Windup AULA 9 Segunda - 30/01 Ruído/ Ação Derivativa AULA 10 Segunda - 06/02 Entrega de Relatório 1 (Transferência sem salto) AULA 11 Segunda - 13/02 Modelagem Caso Experimental AULA 12 Segunda - 20/02 Modelagem Caso Experimental AULA 13 Segunda - 06/03 Projeto/ Simulação AULA 14 Segunda - 13/03 Teste Experimentais (Inicial) AULA 15 Segunda - 20/03 Teste Experimentais (Complemento) AULA 16 Segunda - 27/03 Entrega do Relatório 2 / Entrevista AULA 17 Segunda 03/04 Entrega do Relatório 2 / Entrevista Atividade Extra (6h): Preparação de Relatório

5 CONTEÚDO PROGRAMÁTICO 2. Projeto de Energia No desenvolvimento de um projeto de sistema de distribuição de energia elétrica, tais como especificação de uma rede de baixa, média ou alta tensão, especificação dos transformadores, especificação dos cabos, especificação dos medidores, etc. as seguintes atividades devem se realizadas: Atividades a serem realizadas no projeto do Sistema de Energia Elétrica. 1. Caracterização do projeto; definição dos modelos; escolha das ferramentas de simulação; 2. Escolha da área (ruas) para realização do projeto; 3. Caracterização das cargas; 4. Definição das cargas instaladas por consumidor residencial, comercial, hospital, escola, igreja, etc. ou industrial; 5. Estudo e definição da demanda máxima, usando fator de coincidência. 6. Especificar os medidores para registro do consumo de energia elétrica: mono, bi ou trifásico. 7. Definição das cargas por poste; 8. Realizar previsão de crescimento da carga para 5 anos. 9. Definir o número de transformadores MT/BT; 10. Especificar os transformadores, com definição das potências, impedâncias, perdas, taps, etc; 11. Especificar os cabos MT e BT para atender as cargas; 12. Análise do fluxo de potência para atender às exigências da ANEEL/PRODIST. Caso necessário redefinir os cabos; 13. Especificar os postes a serem usados. 14. Definição dos experimentos para obtenção de dados; 15. Coleta dos dados necessários para as simulações; 16. Simulações; 17. Avaliação dos resultados; 18. Elaboração de um relatório, incluindo todas as etapas citadas nos itens anteriores; 19. Apresentação final O projeto será avaliado através de um relatório para cada etapa e da apresentação final: Etapa I Cargas Instaladas por unidade consumidora na área escolhida. Etapa II Postes, Redes de média e baixa tensão e Transformadores de distribuição Etapa III Apresentação final com dados dos medidores Atividades a serem realizadas nas Investigações Práticas 1. Montagem do circuito com instalação dos instrumentos de medição; 2. Anotação dos dados dos equipamentos, máquinas e transformadores usados;

6 3. Realização das investigações práticas com anotação dos dados medidos; 4. Cálculo dos parâmetros dos equipamentos; 5. Análise dos resultados; 6. Traçado das principais características dos equipamentos, conforme orientações; 7. Comentar os gráficos obtidos comparando com os resultados esperados; 8. Responder ao questionário incluso nas orientações; 9. Apresentação dos Relatórios finais. Datas dos Relatórios e das Investigações Práticas do Projeto de Energia Elétrica Data 19/12 (segunda-feira) e 21/12 (quarta-feira) 04/01 (quarta-feira) e 09/01 (segunda-feira) Assunto IP 01 - Paralelo de transformadores. Corrente de circulação + projeto. Equipes 1, 2 (segunda), 5 e 6 (quarta) IP 01 - Paralelo de transformadores. Corrente de circulação + projeto. Equipes 3, 4 (segunda), 7 e 8 (quarta) 09/01 (segunda) e 11/01 (quarta) Finalização, Apresentação e Entrega dos relatórios da IP 01. ( ) 16/01 (segunda) e 18/01 (quarta) Finalização, Apresentação e Entrega dos relatórios da IP 01. (3,4,7,8) 23/01 (segunda feira) e 25/01 06/02 (segunda feira) e 08/02 13/02 (segunda feira) e 15/02 Apresentação da etapa I do Projeto de especificação da rede de Distribuição de Energia Elétrica e entrega do relatório. (IP 02) Realização de investigação prática para determinação dos parâmetros e características de motores de indução + projeto. (IP 02) Realização de investigação prática para determinação dos parâmetros e características de motores de indução + projeto. 20/02 (segunda) e 22/02 (quarta) Finalização, Apresentação e Entrega dos relatórios da IP /02 (segunda) e 22/02 (quarta) Finalização, Apresentação e Entrega dos relatórios da IP /03 (segunda feira) e 08/03 20/03 (segunda-feira) e 22/03 (quarta-feira) Apresentação da etapa II do Projeto de especificação da rede de Distribuição de Energia Elétrica e entrega do relatório. Apresentação do projeto final de especificação de uma rede do Sistema de Distribuição de Energia Elétrica e entrega dos relatórios.

7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ENERGIA Básicas Stevenson Jr., W. Elementos de Análise de Sistemas de Potência Editora McGraw Hill do Brasil Ltda. Fitzgerald, A. E.; Kingsley Jr, C.; Umas, S. D. Máquinas Elétricas Com introdução à eletrônica de potência Ed. Bookman. Porto Alegre Complementares ANEEL. Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica no Sistema Elétrico Nacional PRODIST, disponível no site ANEEL. Resolução 505/2001. Estabelece, de forma atualizada e consolidada, as disposições relativas à conformidade dos níveis de tensão de energia elétrica em regime permanente. Disponível em CIPOLI, J. A. Engenharia de Distribuição Editora Qualitymark. Rio de Janeiro. DEL TORO, Vincent. Fundamentos de máquinas elétricas Rio de Janeiro, RJ: LTC.